Характеристики волны прорыва и затопления местности при прорыве гидротехнического сооружения

Spravochnik_Spas_4 . qxp 17.08.2006

Волной прорыва может быть разрушено большое количество зданий и сооружений, находящихся в зоне ее действия. Степень их разрушения зависит от высоты подъема уровня воды и скоро­сти течения, а также от характеристики самого здания (сооруже­ния) и его основания.

От обычных, наблюдаемых на реках в естественных условиях паводков и половодий, волна прорыва отличается прежде всего наличием на ее движущемся фронте значительного перепада уровней воды, называемого бором, а также более высокими (по сравнению с паводками и половодьями) параметрами течения: максимальными величинами уровней воды, скорости течения и др.

Для оценки масштаба разрушительных последствий наиболее важными характеристиками волны прорыва являются величины максимальной высоты фронта волны прорыва (перепад уровней воды во фронте волны прорыва), высота гребня волны прорыва и скорость волны прорыва, изменяющиеся по длине водотока ниже плотины.

Другими параметрами, оказывающими влияние на масштабы последствий прорывов плотин, являются временные характерис­тики: время прихода волны прорыва в какой-либо створ реки, вре­мя наступления максимального уровня воды и продолжитель­ность затопления местности.

При воздействии больших гидродинамических нагрузок волны прорыва на встречающиеся на пути различные объекты (здания, сооружения) происходит разрушение этих объектов.

Величины нагрузок при воздействии потока волны прорыва на различные здания определяются параметрами потока (скоростью и глубиной потока вблизи объекта), а также параметрами самого объекта воздействия: его формой, размерами, ориентацией отно­сительно направления течения потока и проницаемостью объекта (наличием проемов, отверстий).

Объекты, подверженные воздействию такого интенсивного водного потока, как волна прорыва, условно делят на две груп­пы: первую и вторую. Объекты первой группы представляют со­бой конструкции, состоящие в основном из элементов стержне­вого типа, и характеризуются высокой степенью проницаемости потока (мосты, технологические трубопроводы на металличе­ских и железобетонных эстакадах, опоры воздушных линий электропередачи, крановое оборудование и т. п.). Первая фаза воздействия волны прорыва (ударное воздействие фронта пото­ка на объект) для них не существенна по причине малого време­ни дифракции фронта волны вокруг их элементов. Для них более существенна вторая фаза воздействия - квазистационарное обтекание потоком.

Spravochnik_Spas_4 . qxp 17.08.2006

Объекты второй группы имеют в своей конструкции элемен­ты, которые воспринимают нагрузки потока по типу подпорной стенки (промышленные, жилые, административные здания, на­бережные, пирсы и т. п.). Они имеют сравнительно низкую сте­пень проницаемости потока, для них первая фаза воздействия потока волны прорыва (фаза дифракции) имеет существенное значение, и расчет их устойчивости необходимо проводить для обеих фаз взаимодействия потока с объектом. Иногда в процессе взаимодействия с потоком объекты второй группы, разрушаясь, становятся объектами первой группы, когда в про­цессе разрушения степень проницаемости потока у них резко возрастает.

Глубина и скорость потока воды в месте расположения объек­та воздействия обуславливаются значениями подъема уровня во­ды и скорости потока в ближайшем к рассматриваемому объекту створе водотока, а также топографическими данными местополо­жения объекта.

При воздействии потока воды на людей, кроме основных пара­метров поражения - глубины и скорости потока, имеет значение также и температура потока воды.

Материальный ущерб от воздействия волны прорыва для на­селенных пунктов и промышленных объектов связан, главным об­разом, с глубиной и скоростью потока, а также площадью затоп­ления и отчасти с продолжительностью затопления. Для сельско­хозяйственных угодий решающее значение имеют продолжитель­ность и время (сезон) затопления, так как существуют особеннос­ти в чувствительности тех или иных сельскохозяйственных куль­тур в зависимости от времени (сезона) воздействия на них затоп­ления, вызванного волной прорыва.

При значительных скоростях потока в волне прорыва возмо­жен смыв плодородного слоя почвы на пахотных землях.

Кроме основных поражающих факторов возможно образова­ние вторичных поражающих факторов: пожаров, вследствие об­рывов проводов и короткого замыкания в электрических сетях, перенос водой различных загрязнений, возникновение оползней, обвалов и др.

Цунами

Основные характеристики волн цунами и единицы измерения характеристик представлены в табл. 2.3.

Наиболее важным поражающим фактором является волна (или серия волн) цунами.

Волны цунами являются длинными волнами, и их период обыч­но находится в интервале от 150 до 600 км.

Spravochnik_Spas_4 . qxp 17.08.2006

Таблица 2.3